蒸汽管网设计中要关注的几个要素

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摘要：近年来国家大力发展集中供热，新建和扩建的蒸汽管网工程项目较多。蒸汽管网设计时，除了应该遵循有关设计规范外，还要采取必要的措施使管网布置合理适用、减少管道损失，降低工程造价，提高能源利用率。笔者根据多年的工作经验，梳理了蒸汽管道的布置类型、管道敷设方式、热补偿的选择、保温等方面的一些设计经验。

关键词：蒸汽管网；设计；节能

中图分类号：TE08 文献标识码：A

随着我国国民经济的迅速发展，城市居民和企业的用汽量越来越大。近年来，为减小城市燃煤锅炉所排放的粉尘和有害气体对环境造成的污染，国家正在逐步取缔小型锅炉，大力发展集中供热。供热管网是实现集中供热必不可少的设施，由于供热管网工程规模大、造价高，影响面广，因此供热管网设计符合城市规划建设和环境美化等要求，还要考虑节能等相关要求，本文就蒸汽管网设计的几个要素作一剖析，供大家工作中参考。

1蒸汽管网布置类型

蒸汽管网布置与热源、热用户相互位置有一定关系，还应考虑系统的安全性和经济性。有些管网为提高供热的可靠性和应付热负荷发展的不确定性，在规划设计时将管网设计成网格状布置，这种方式运行管理方便、灵活，安全、可靠。但存在一定问题，管网的水力工况和控制十分复杂，同时投资非常高。有些城市多热源联合供热，在规划设计时将管网干线设计成环状布置，热用户的管网从大环网上接出枝状管网。这种布置方式具有供热后备性能，运行安全可靠。但热网水力工况和控制也比较复杂，投资也很高。

在充分考虑系统安全性和经济性的前提下，笔者认为城市蒸汽管网应是多条枝状管网放射型布置。在规划设计时根据城市规模、热用户分布及热源位置布置几条输配主干线，在实施过程中根据供热能力和热用户情况，逐步完善不同的主干线。当管网主干线骨架形成后，适当敷设连通管，在正常工作时，连通管上的阀门关闭，当主干线某段出事故时，可利用连通管进行供热。这种管网布置形式保证了枝状管网适应不确定热用户的发展，如果一条干管供热能力不够，敷设相邻干管时加大其供热能力就可以解决，以达到蒸汽管网输送能力最优化。

2 蒸汽管网的敷设方式

蒸汽管网敷设应在城市建设规划的指导下，考虑热负荷分布、热源位置与各地上、地下管道及建筑物、园林绿地的关系和水文地质条件等多种因素。蒸汽管网敷设方式一般采用架空敷设、地埋敷设二种方式。

管道架空敷设一般用于工厂企业，造价低，检修方便。城市的集中供热要考虑市容市貌和小区总体规划，往往蒸汽管道采用直埋敷设，此方式占地面积小、保温性能好、施工周期短，但造价高、检修不方便。

笔者认为城市供热的蒸汽管道最好采用直埋敷设，保温性能好，散热少，可以提高能源的利用率，以达到节约能源的效果。

3 蒸汽管道的热补偿

为使蒸汽管道在工作状态下稳定、安全运行，管网设计时应对管道因受热时的热伸长量进行补偿，减少管线因温度变化而产生的冷热应力，避免因应力集中对管线造成破坏，防止事故发生。

管道的补偿方式主要有二种，自然补偿和补偿器补偿。自然补偿由于占地面积大、增加弯头，这种补偿方式一般用于蒸汽管道利用地形及管系自身的转向变化可以吸收其运行中的热位移。补偿器补偿的类型有：⑴方（矩）形补偿器；⑵套筒式补偿器；⑶波纹管补偿器；⑷球形补偿器；⑸旋转式补偿器；其中最常用是⑶、⑷、⑸。这几种补偿器体积小、重量轻、节省钢材、占地面积小、流动阻力小，不易泄露。同时补偿距离长可以减少弯头，降低压降。其中波纹管补偿器根据位移形式可基本分为轴向、横向、角向三类，可分别是用于轴向位移补偿、平面位移补偿、角位移补偿。每一类都有各自的优点和缺点，所以必须根据不同的使用条件，恰当地选用才能使波纹管补偿器正常工作，做到波纹管补偿器选型经济、合理。球形补偿器是主要由球体和密封装置等元件组成，安装在热力管道上受热后一球体回转中心自由转动，吸收管道热位移，从而减少管道之应力。除共有的优点外它还具有补偿能力大，安装方便，投资省等，安装形式有水平、垂直、倾斜等。旋转补偿器结构主要有整体密封座、密封压盖、大小头、减磨定心轴承、密封材料、旋转筒灯构件组成，安装在热力管道上需两个或两个以上组对成组，形成相对旋转吸收管道热位移，从而减少管道之应力。除共有的优点外它还具有补偿量大、不产生盲板力（固定支架小）、节约投资等，安装形式多大十多种。

目前，补偿器制造突破了传统的材料和工艺，采用高弹性的金属管，使用新技术和组合密封结构，使制造的补偿器具有很多优点：热损失小，不易泄漏，补偿能力大。

4 蒸汽管道的保温

管道保温设计应符合减少散热损失、节约能源、满足工艺要求、保持生产能力、提高经济效益、改善工作环境、防止烫伤等基本原则。良好的保温对提高管道的安全可靠性、减少热损失、节约能源都有重要的意义。

由于供热管道的距离越来越长，为保证末端供热参数，笔者认为⑴管道保温在设计时应根据管道温度来选择合适保温材料，低于300℃的蒸汽道选用高温玻璃棉，这也是目前比较普遍的方法，高于300℃的蒸汽管道选用复合硅酸铝制品；⑵长距离输送的蒸汽管道不能像一般的供热管道一样采用表面温降控制法或经济厚度法计算保温厚度，应该采取控制温降法计算保温层厚度；⑶建议根据管径的大小进行多层保温，并在最外层保温层顶部局部加装一层（1/2或者1/3）保温层，这样可以有效的减少热量损失；⑷在每层保温之间应采用阻燃铝箔玻纤布发射层缠绕，内保温层需采用耐高温的铝箔发射层，即对铝箔材料容重的控制来确保铝箔的厚度及反射效果；实践证明，通过⑶、⑷的措施确实可以有效降低管道温降，达到节能的效果。

5 结语

蒸汽管网工程运行是否安全可靠直接关系到城市居民生活质量以及企业的生产情况。在设计过程中应遵循技术先进，经济合理，安全适用，节能环保的原则。作为一项系统工程，从管网设计到管道的制造、安装以及管网的启动运行，每个环节都直接影响工程的成败，而一项好的设计可以使产品的性能得以充分发挥，可以最大限度地减少施工中的困难，可以降低工程造价。还可以提高能源利用率，从而节约能源，减少空气污染。因此，我们的设计一定要做到严谨合理，如若不然，不仅增加工程造价，同时还会为设计不当而消弱了蒸汽管网的安全性可靠性。

参考文献：

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